المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي هي الجزيئات النشطة السطحية المتعاطفة التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة التي لديها القدرة على تقليل التوتر السطحي للسائل والتوتر البيني بين مرحلتين مختلفتين. الطبيعة المتعاطفة لهذه الجزيئات تمكنها من محاذاة نفسها في الواجهة بين مرحلتين مختلفتين ، وتعزيز ذوبان مرحلة واحدة في مرحلة أخرى. اكتسبت المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي الكثير من الاهتمام مقارنة بنظيراتها الكيميائية بسبب المزايا المختلفة التي تقدمها.
وتشمل هذه العوامل خصوصية أعلى، وسمية أقل، وتنوعا هيكليا أكبر، وسهولة تحضير، وقابلية أعلى للتحلل البيولوجي، وتوافقا بيئيا أعلى، ونشاطها في ظل الظروف البيئية القاسية. في هذا الفيديو ، نوضح الطرق التي ينطوي عليها الفحص والتوصيف والمواد الفاعلة بالسطح الحيوي التطبيقية ، التي تنتجها سلالات مختلفة من rodococcus و lysinibacillus و paenibacillus. كما نوضح طرق تقييم تطبيق مزيج من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي ، التي تنتجها هذه السلالات الميكروبية الثلاث في استعادة الزيت المتبقي بواسطة تقنية عمود حزمة الرمال.
وقد تم تنفيذ العمل تحت إشراف الدكتورة بريتي سريفاستافا، والدكتور مانوج كومار. لنمو الميكروبات ، قم بتلقيح القوارير التي تحتوي على مائة ملليلتر من مرق لوريا المعقم ، عن طريق إضافة ملليلتر واحد من ثقافة البذور المزروعة بين عشية وضحاها إلى القارورة داخل خزانة تدفق الهواء الرقائقي. احتضن القوارير في حاضنة دوارة عند 30 درجة مئوية و 180 دورة في الدقيقة لمدة سبعة أيام.
بعد الانتهاء من فترة الحضانة ، قم بحصاد القوارير ، ونقل مرق الثقافة إلى أنابيب الطرد المركزي. قم بالطرد المركزي للثقافة عند 4،500 غرام لمدة 20 دقيقة في جهاز طرد مركزي مبرد عند أربع درجات مئوية. صب بلطف supernatant خالية من الخلايا في كوب طازج ، واستخدامه في فحص الفحوصات لإنتاج الفاعل بالسطح الحيوي.
لفحص إنتاج الفاعل بالسطح الحيوي عن طريق فحص انهيار قطرة ، خذ شريحة زجاجية نظيفة وقم بتغطية سطح الشريحة ب 200 ميكرولتر من الزيت. الآن أضف 20 ميكرولتر من supernatant الخالي من الخلايا إلى وسط الزيت ، واتركه دون إزعاج لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق. إذا انهار الانخفاض ، فقم بتسجيل الإيجابية الفائقة لوجود الفاعل بالسطح الحيوي.
في فحص انتشار النفط ، خذ 20 ملليلتر من الماء المقطر المزدوج في صفيحة بتري وأضف 200 ميكرولتر من النفط الخام على سطح الماء. الآن أضف 20 ميكرولتر من supernatant الخالي من الخلايا إلى وسط الزيت ، واتركه دون إزعاج لمدة دقيقة واحدة. إذا تم تشكيل منطقة تطهير نتيجة لإزاحة النفط ، فقم بتسجيل إيجابية supernatant لوجود الفاعل بالسطح الحيوي.
في فحص مؤشر المستحلب ، أضف أربعة ملليلترات من البنزين والسوبر نات الخالي من الخلايا في أنبوب زجاجي نظيف. ثم ما الخليط بقوة لمدة ثلاث دقائق وتركه دون إزعاج لمدة 24 ساعة القادمة. لقياس التوتر السطحي للسوبر نات الخالي من الخلايا ، قم بتنظيف الوعاء الزجاجي بالسائل الذي سيتم تحديد توتره السطحي.
أضف السائل إلى الوعاء وقم بتركيب الوعاء على حامل السفينة. افتح حامل المسبار وقم بتركيب المسبار عليه. باستخدام وحدة التحكم اليدوية ، اضبط ارتفاع المنصة ، بحيث يكون المسبار على بعد مليمترين إلى ثلاثة ملليمترات من سطح السائل.
ثم انتقل إلى البرامج واتبع الخطوات المذكورة في الورقة لقياس التوتر السطحي. بعد الانتهاء من القياس ، قم بخفض ارتفاع المنصة وفتح وإلغاء تثبيت المسبار والسفينة من الجهاز. لاستخراج الفاعل بالسطح الحيوي ، اضبط الرقم الهيدروجيني للسوبرناتانت الخالي من الخلايا إلى اثنين ، باستخدام اثنين من حمض الهيدروكلوريك العادي.
يخزن الخليط عند أربع درجات مئوية طوال الليل. في اليوم التالي ، أضف كمية متساوية من خليط الميثانول الكلوروفورم ، واخلطه بقوة لمدة 20 دقيقة. اترك الخليط دون إزعاج حتى يحدث فصل مجاني.
قم بإزالة الوجه العلوي ، الذي يحتوي على الماء والميثانول ، واترك الوجه السفلي الذي يحتوي على الفاعل بالسطح الحيوي ليتبخر في غطاء الدخان. بعد تبخر المرحلة العضوية ، أعد إذابة الفاعل بالسطح الحيوي بلون العسل في ثلاثة ملليلترات من الكلوروفورم ، واستخدم هذا الخليط لتوصيف وتحديد الفاعل بالسطح الحيوي. للتوصيف الكروماتوغرافي للفاعل بالسطح الحيوي المستخرج ، ضع 20 ميكرولتر من الفاعل بالسطح الحيوي على ألواح TLC.
بعد تجفيف الألواح ، ضع لوحة TLC داخل الغرفة المشبعة بخليط الميثانول الكلوروفورم وقم بتشغيل TLC. للكشف عن الدهون ، أضف بعض حبيبات اليود إلى الغرفة الطازجة وتشبع الغرفة لمدة خمس إلى 10 دقائق. ضع TLC داخل الغرفة وراقب تطور البقع الصفراء.
للكشف عن البروتين والكربوهيدرات ، رش لوحة TLC بغير الهيدروجين أو أنيسالدهيد ، والحرارة عند 110 درجة مئوية ومراقبة تطور اللون. لتحليل الرنين المغناطيسي النووي، أدخل الأنبوب في مفتاح الربط. اضبط ارتفاع الأنبوب باستخدام الأنبوب المعدل.
ضع أنبوب الرنين المغناطيسي النووي ، جنبا إلى جنب مع مفتاح الربط في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي واتبع الخطوات المذكورة في الورقة للحصول على طيف الرنين المغناطيسي النووي. لتجربة استعادة الزيت المحسنة ، خذ عمودا زجاجيا وأغلق المخرج السفلي بالصوف الزجاجي والخرز الزجاجي. العودة إلى العمود بالتربة الرملية بطريقة يمكن من خلالها إضافة بعض السائل في الجزء العلوي من التربة.
قم بتركيب العمود على الحامل وأضف بعض الخرز الزجاجي فوق التربة. قم بإغراق العمود ب 50 ملليلتر من محلول ملحي وجمع التدفق لتحديد الحجم الضعيف. قم بإزالة المحلول الملحي من العمود عن طريق إجبار النفط الخام على المرور عبره.
اجمع حجم المحلول الملحي والزيت الخارج من العمود لتحديد حجم تشبع الزيت الأولي. بعد 24 ساعة ، قم بإغراق العمود ب 10 كميات ضعيفة من محلول ملحي ، وجمع الزيت الخارج من العمود لتقدير استخراج النفط الثانوي. النفط المتبقي في العمود بعد استرداد الزيت الثانوي يتوافق مع الزيت المتبقي.
الآن قم بإعداد مزيج من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي عن طريق إضافة الفاعل بالسطح الحيوي المستخرج إلى كوب زجاجي. ويضاف الفاعل بالسطح الحيوي والخليط إلى العمود ، ويتركه دون إزعاج لمدة 24 ساعة القادمة. بعد 24 ساعة ، قم بقياس كمية الزيت والماء التي ألمحت إلى العمود لتحديد استخراج الزيت الإضافي أو المعزز.
تم تسجيل المواد الفائقة الخالية من الخلايا من السلالات الميكروبية الثلاث إيجابية لوجود الفاعل بالسطح الحيوي لأنها أدت إلى انهيار السقوط وانتشار الزيت وتكوين المستحلب. تم توفير تأكيد لإنتاج الفاعل بالسطح الحيوي عن طريق قياس التوتر السطحي للمرق الخالي من الخلايا. بسبب نمو المكورات الرودوكية و lysinibacillus ، انخفض التوتر السطحي للوسط من 59 إلى 45 mN لكل متر.
بسبب نمو paenibacillus ، انخفض التوتر السطحي للوسط من 59 إلى 28.4 mN لكل متر. أظهرت اختبارات استقرار المستحلب أن المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي التي تنتجها السلالات الميكروبية الثلاث أظهرت استقرارا كبيرا في ظل ظروف متنوعة وبيئية. لم تظهر مؤشرات المستحلب أي تغيير كبير عندما تم تغيير درجة حرارة الحضانة ودرجة الحموضة وتركيز الملح في المرق الخالي من الخلايا.
أظهر توصيف DLC للفاعل بالسطح الحيوي المستخرج أن المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي التي تنتجها جميع السلالات الثلاث كانت جليكوليبيدات. أظهر التحديد الكيميائي للخافضات للتوتر السطحي الحيوي أن rodococcus و lysinbacillus أنتجا نفس الفاعل بالسطح الحيوي ، والذي تم تحديده على أنه rhamnolipid ، مع كتلة من حوالي أربعة 80 دالتون. Paenibaccilus من ناحية أخرى ، ينتج rhamnolipid يحتوي على ثلاث سلاسل دهنية مع كتلة من حوالي 802 دالتون.
كان مزيج من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي قادرا على استعادة 56.5٪ من الزيت المتبقي من عمود الرمال. تم فحص إنتاج الفاعل بالسطح الحيوي من سلالات rodococcus و lsyinibaccilus و paenibacillus ، وتم تسجيل السلالات إيجابية لإنتاج الفاعل بالسطح الحيوي. تم وصف المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي المنتجة وتعريفها على أنها rhamnolipids.
نظرا لأن تركيبة الفاعل بالسطح الحيوي نجحت في استعادة 56٪ من الزيت المتبقي في تقنية حزمة الرمل ، يمكن استخدام مزيج الفاعل بالسطح الحيوي في التطبيقات الميدانية لاستعادة الزيت المتبقي المحاصر داخل خزانات النفط.
